Nishati ya jotoardhi, mifumo ya hali ya hewa na siku zijazo

Nishati ya jotoardhi

Hakika unajua ni nini nishati ya mvuke kwa ujumla, lakini Je! Unajua misingi yote juu ya nishati hii?

Kwa njia ya jumla tunasema kwamba nishati ya mvuke ni nishati ya joto kutoka ndani ya Dunia.

Kwa maneno mengine, nishati ya jotoardhi ni rasilimali pekee ya nishati mbadala ambayo haitokewi na Jua.

Kwa kuongezea, tunaweza kusema kwamba nishati hii sio nishati mbadala kama hivyo, kwani upya wake sio usio, Hata hivyo hauishi kwa kiwango cha kibinadamu, kwa hivyo inachukuliwa kuwa mbadala kwa madhumuni ya vitendo.

Asili ya joto ndani ya Dunia

Sababu kuu ya joto ndani ya Dunia ni kuendelea kuoza kwa vitu kadhaa vyenye mionzi kama Uranium 238, Thorium 232 na Potasiamu 40.

Mwingine wa asili ya nishati ya jotoardhi ni migongano ya sahani za tectonic.

Katika maeneo fulani, hata hivyo, joto la jotoardhi linajilimbikizia zaidi, kama inavyotokea katika maeneo ya karibu na volkano, magma mikondo, visima vya maji na chemchem za moto.

Matumizi ya nishati ya mvuke

Nishati hii imekuwa ikitumika kwa kiwango cha chini cha miaka 2.000.

Warumi walitumia chemchemi za moto kwa bafu na, hivi karibuni, nishati hii imekuwa ikitumika kwa inapokanzwa kwa majengo na nyumba za kijani na kwa uzalishaji wa umeme.

Hivi sasa kuna aina 3 za amana ambazo tunaweza kupata nishati ya jotoardhi:

  • Mabwawa ya joto la juu
  • Mabwawa ya joto la chini
  • Mabwawa ya mwamba kavu ya moto

Mabwawa ya joto la juu

Tunasema kuwa kuna amana ya joto la juu maji ya hifadhi yanapofikia joto zaidi ya 100ºC kwa sababu ya uwepo wa chanzo cha joto kinachotumika.

Ili joto la jotoardhi kuunda nishati inayoweza kutumika ya jotoardhi, hali za kijiolojia lazima zifanye iwezekane kuunda Hifadhi ya jotoardhi, sawa na yale yaliyomo kwenye mafuta au gesi asilia, yenye mwamba wa kupenya, mawe ya mchanga au chokaa kwa mfano, iliyowekwa na a safu ya kuzuia maji, kama udongo.

mpango wa joto la juu

Maji ya chini ya ardhi yanayopokanzwa na miamba hupita kuelekea juu kwa hifadhi, ambapo hubaki wamenaswa chini ya safu isiyoweza kupingika.

Wakati kuna nyufa katika safu isiyo na kipimo, kutoroka kwa mvuke au maji kwa uso kunawezekana, kuonekana kwa njia ya chemchemi za moto au geysers.

Chemchemi hizi za moto zimetumika tangu nyakati za zamani na zinaweza kutumika kwa urahisi kwa michakato ya kupokanzwa na ya viwandani.

bafu ya joto

Bafu za Kirumi za Bath

Mabwawa ya joto la chini

Mabwawa yenye joto la chini ni yale ambayo joto la maji, ambayo tutatumia, iko kati ya 60 na 100ºC.

Katika amana hizi, thamani ya mtiririko wa joto ni thamani ya kawaida ya ganda la dunia, kwa hivyo uwepo wa 2 ya hali zilizopita sio lazima: uwepo wa chanzo cha joto na kutengwa kwa duka la maji.

Mpango wa joto la chini

Ni tu uwepo wa ghala kwa kina kifaacho ili, pamoja na uporaji wa jotoardhi uliopo katika eneo hilo, kuna hali ya joto ambayo hufanya unyonyaji wake uwe wa kiuchumi.

Mabwawa ya mwamba kavu ya moto

Uwezo nishati ya mvuke es mucho kubwa ikiwa joto hutolewa kutoka kwenye miamba kavu kavu, ambazo hazina maji kawaida.

Wako kwenye joto kati ya 250 na 300ºC tayari moja kina kati ya mita 2.000 na 3.000.

Kwa unyonyaji wake ni muhimu kuvunja miamba kavu ya moto, ili kuwafanya wawe porous.

Basi maji baridi huletwa kutoka kwa uso kupitia bomba, ikiruhusu ipite kwenye mwamba wa moto uliovunjika, ili iweze kuwaka na kisha, mvuke wa maji hutolewa kupitia bomba lingine kutumia shinikizo lake kuendesha turbine na kuzalisha nishati ya umeme.

muhtasari wa mwamba moto

Shida ya unyonyaji wa aina hii ni mbinu za kupasua miamba kwa kina na kwa kuchimba visima.

Ingawa maendeleo mengi yamepatikana katika maeneo haya kwa kutumia mbinu za kuchimba mafuta.

Nishati ya joto chini sana

Tunaweza kuzingatia udongo mdogo kwa kina kidogo kama a chanzo cha joto saa 15ºC, inaweza kufanywa upya kabisa na haiwezi kuisha.

Kwa njia ya mfumo unaofaa wa kukamata na pampu ya joto, joto linaweza kuhamishwa kutoka kwa chanzo hiki saa 15ºC kwenda kwa mfumo unaofikia 50ºC, na ile ya mwisho inaweza kutumika kwa kupokanzwa na kupata maji ya moto ya usafi kwa matumizi ya nyumbani.

Aidha, pampu hiyo ya joto inaweza kunyonya joto kutoka kwa mazingira saa 40ºC na kuipeleka kwa mchanga na mfumo huo huo wa kukamataKwa hivyo, mfumo ambao unaweza kutatua kupokanzwa ndani pia unaweza kusuluhisha baridi, ambayo ni kwamba, nyumba ina usanikishaji mmoja kwa hali yake ya hewa.

Upungufu kuu wa aina hii ya nishati ni wanahitaji uso mkubwa sana wa mazishi wa mzunguko wa njeWalakini, faida yake kuu ni pUwezekano wa kuitumia kama mfumo wa joto na baridi kwa gharama ya chini sana.

Katika mchoro ufuatao unaweza kuona njia tofauti za kukamata au kuhamisha joto sakafuni kwa matumizi ya baadaye katika kupokanzwa, kupoza na kupata DHW (maji ya moto ya ndani). Nitaelezea utaratibu hapa chini.

mpango wa mifumo ya hali ya hewa

Kiyoyozi ya nyumba, eneo la kujaa, hospitali, nk. inaweza kufikiwa mmoja mmoja, kwani haiitaji uwekezaji mkubwa kwa mfumo, tofauti na vifaa vya joto kali na vya kati.

Mfumo huu wa kutumia nishati ya jua kufyonzwa na uso wa Dunia unategemea mambo makuu 3:

  1. Pampu ya joto
  2. Badilisha mzunguko na Dunia
    1. Kubadilishana joto na maji ya uso
    2. Kubadilishana na ardhi
  3. Badilisha mzunguko na nyumba

Pampu ya joto

Pampu ya joto ni mashine ya thermodynamic ambayo inategemea Mzunguko wa Carnot uliofanywa na gesi.

Mashine hii inachukua joto kutoka chanzo kimoja kuipeleka kwa nyingine iliyo kwenye joto la juu.

Mfano wa kawaida ni jokofuHizi zina mashine inayotoa joto kutoka ndani na kuifukuza kwa nje, ambayo iko kwenye joto la juu.

Mifano mingine ya pampu za joto ni viyoyozi na viyoyozi vya nyumba na magari.

Katika mpango huu, unaweza kuona kwamba Balbu baridi inachukua joto kutoka ardhini kwa kubadilishana na kioevu ambacho huzunguka kupitia mzunguko wa balbu baridi huchukua joto hadi kuyeyuka.

mpango wa pampu ya joto

Mzunguko ambao hubeba maji na joto kutoka ardhini hupoa na kurudi ardhini, kupona joto la mchanga ni haraka sana.

Kwa upande mwingine, balbu ya moto, ndani ya nyumba, inapokanzwa hewa na kuipatia joto.

Pampu ya joto ni "kusukuma" joto kutoka kwa balbu baridi hadi balbu ya moto.

Utendaji (nishati inayotolewa / nishati kufyonzwa) inategemea joto la chanzo kinachosambaza joto lililopuka.

Mifumo ya kawaida ya hali ya hewa kunyonya joto kutoka anga, ambayo wakati wa msimu wa baridi inaweza kufikia jotochini -2 ° C.

Kwa joto hizi evaporator haiwezi kukamata joto na joto la utendaji wa pampu ni mdogo sana.

Katika msimu wa joto wakati ni moto zaidi, pampu inapaswa kutoa joto kutoka anga ambayo inaweza kuwa 40ºC, na nini utendaji sio mzuri kama unavyotarajia.

Hata hivyo, mfumo wa mto wa mvuke wa maji, kuwa na chanzo cha joto la kila wakati, utendaji huwa bora kabisa bila kujali hali ya joto ya anga. Kwa hivyo mfumo huu ni mzuri zaidi kuliko pampu ya kawaida ya joto.

Badilisha mizunguko na Dunia

Kubadilishana joto na maji ya uso

Mfumo huu unategemea weka maji katika mawasiliano ya joto kuja kutoka chanzo cha uso na evaporator / condenser, kulingana na mahitaji, kwa kunyonya au kuhamisha joto kwa maji yaliyotajwa.

Faida: zawadi ni kwamba ina gharama ya chini

Kikwazo:  siku zote hakuna chanzo cha maji kinachopatikana.

Kubadilishana na ardhi

hii inaweza kuwa ya moja kwa moja wakati ubadilishaji kati ya ardhi na evaporator / condenser ya pampu ya joto hufanywa kwa njia ya bomba la shaba lililozikwa.

Kwa nyumba, kati ya mita 100 na 150 za bomba zinaweza kuhitajika.

  • Faida: gharama nafuu, unyenyekevu na utendaji mzuri.
  • Mapungufu: uwezekano wa uvujaji wa gesi na kufungia kwa maeneo ya ardhi.

Au pia inaweza kuwa mzunguko msaidizi wakati ina seti ya mabomba yaliyozikwa, ambayo maji husambazwa, ambayo hubadilishana joto na evaporator / condenser.

Kwa nyumba, kati ya mita 100 na 200 za bomba zinaweza kuhitajika.

  • Faida: shinikizo ndogo katika mzunguko, na hivyo kuepusha tofauti kubwa za joto
  • Mapungufu: gharama kubwa.

Badilisha nyaya na nyumba

Mizunguko hii inaweza kuwa na kubadilishana moja kwa moja au kwa usambazaji wa maji moto na baridi.

Kubadilishana moja kwa moja Inategemea kuzunguka mkondo wa hewa juu ya uso wa evaporator / condenser kando ya nyumba kwa kubadilishana joto na kusambaza hewa hii moto / baridi ndani ya nyumba, kupitia mabomba yenye joto.

Kwa mfumo mmoja wa usambazaji, usambazaji wa moto na baridi ndani ya nyumba hutatuliwa.

  • Faida: kawaida huwa na gharama ndogo na unyenyekevu mwingi.
  • Mapungufu: utendaji wa chini, faraja ya wastani na inatumika tu kwa nyumba ambazo zimejengwa hivi karibuni au zina mfumo wa kupokanzwa hewa.

Mfumo wa usambazaji maji moto na baridi Inategemea kuzunguka mtiririko wa maji juu ya uso wa evaporator / condenser kando ya nyumba kwa kubadilishana joto.

Maji kawaida hupozwa hadi 10ºC wakati wa kiangazi na moto hadi 45ºC wakati wa baridi kutumiwa kama njia ya hali ya hewa.

Inapokanzwa sakafu ni njia bora na nzuri zaidi kusuluhisha inapokanzwa, hata hivyo, haiwezi kutumika kwa kupoza, kwa hivyo ikiwa njia hii au ile ya radiator za maji ya moto inatumiwa, mfumo mwingine utalazimika kusanikishwa ili kuweza kutumia baridi.

  • Faida: faraja ya juu sana na utendaji.
  • Mapungufu: gharama kubwa.

Utendaji wa mifumo ya hali ya hewa

Ufanisi wa nishati mfumo wa hali ya hewa ukitumia chanzo cha joto udongo wa chini saa 15ºC ni angalau ya 400% katika joto na 500% katika baridi.

Wakati inapokanzwa kuna mchango tu wa nishati ya umeme ya 25% ya jumla ya nishati inayohitajika. Na inatumiwa kupoza utendaji ni zaidi ya mara mbili ya pampu ya joto inayobadilishana na hewa kwa digrii 40, kwa hivyo katika kesi hii pia kuna kuokoa nishati ya zaidi ya 50% ikilinganishwa na kiyoyozi cha kawaida.

Hii inamaanisha kuwa kusukuma kutoka pole baridi hadi pole moto vitengo 4 vya nishati (kwa mfano kalori 4), inahitajika tu kitengo 1 cha nishati.

Katika jokofu, kwa kila vitengo 5 vilivyopigwa, kitengo 1 kinahitajika ili kusukuma.

Hii inawezekana tangu haitoi joto lotelakini nyingi zinahamishwa kutoka chanzo kimoja hadi kingine.

Vitengo vya nishati ambavyo tunasambaza kwenye pampu ya joto viko katika mfumo wa nishati ya umeme, kwa hivyo kimsingi tunazalisha CO2 kwenye mmea wa kuzalisha nishati ya umeme, ingawa kwa kiasi kidogo.

Hata hivyo, tunaweza kutumia pampu za joto zisizo za umeme, lakini chanzo chao cha nishati kilikuwa joto la jua lakini bado wako katika awamu ya majaribio.

Si tunalinganisha mfumo huu na mfumo wa kupokanzwa nishati ya jua kupitia paneli tunaweza kuona hivyo inatoa faida kubwa, tangu hauhitaji mkusanyiko mkubwa kulipa fidia kwa masaa ya ukosefu wa mionzi ya jua.

Mkusanyiko mkubwa ni misa ya Dunia mwenyewe hiyo inatufanya tuwe na chanzo cha nishati kwa joto la kawaida, ambalo kwa upeo wa programu hii hufanya kama isiyo na mwisho.

Utendaji

Walakini, yule anayefanya Chaguo bora ya kutumia chanzo hiki cha nishati ni kuichanganya na nishati ya joto ya jua., sio kusogeza pampu ya joto kama ilivyoelezwa hapo juu (ambayo pia) lakini kuongeza joto kwenye mfumo, ikizingatiwa kuwa katika matumizi ya joto na uzalishaji wa maji ya ndani, maji yanaweza kuletwa kwa 15ºC kwa kutumia nishati ya mvuke kwa baadaye, kuongeza joto la maji na nishati ya jua.

Katika kesi hii ufanisi wa pampu ya joto huongezeka kwa kasi.

Usambazaji wa nishati ya mvuke

Nishati ya jotoardhi imeenea katika sayari nzima, haswa kwa njia ya miamba kavu ya moto, lakini kuna maeneo ambayo inaenea labda zaidi ya 10% ya uso wa sayari na wana hali maalum ya kukuza aina hii ya nishati.

Namaanisha maeneo ambayo onyesha zaidi athari za matetemeko ya ardhi na volkano na kwamba, kwa ujumla, sanjari na makosa ya tectonic muhimu.

ramani ya nishati ya mvuke

Kati yao ni:

  • Pwani ya Pasifiki ya Bara la Amerika, kutoka Alaska hadi Chile.
  • Pasifiki ya magharibi, kutoka New Zealand, kupitia Ufilipino na Indonesia, hadi kusini mwa China na Japani.
  • Bonde la kutenganishwa kwa Kenya, Uganda, Zaire na Ethiopia.
  • Mazingira ya Mediterania.

Faida na hasara za nishati ya mvuke

Nishati hii, kama kila kitu kilichopo, ina sehemu zake nzuri pamoja na sehemu zake mbaya.

Como faida tunaweza kusema kuwa:

  • Imepatikana kusambazwa kote sayari.
  • Vyanzo vya bei nafuu vya jotoardhi hupatikana katika maeneo ya volkano zaidi iko katika nchi zinazoendelea, ambayo inaweza kuwa sana muhimu kuboresha hali yako.
  • Ni chanzo kisichoisha cha nishati kwa kiwango cha kibinadamu.
  • Ni nishati nafuu hiyo inajulikana.

Yake hasara badala yake ni:

  • Matumizi ya nishati ya jotoardhi huwasilisha baadhi matatizo ya mazingira, haswa, kutolewa kwa gesi zenye sulphurous ndani ya anga, pamoja na maji ya moto hutiririka kwa mito, ambayo mara nyingi huwa na kiwango kikubwa cha yabisi.

Ingawa kwa ujumla, maji machafu yanaweza kuingizwa tena duniani, baada ya kuchomwa, wakati mwingine, chumvi za potasiamu zinazoweza kutumika kibiashara.

  • Kwa ujumla, usambazaji wa joto la jotoardhi kwa umbali mrefu hauwezekani. Maji ya moto au mvuke yanapaswa kutumiwa karibu na chanzo chake, kabla haijapoa.
  • Maji mengi ya jotoardhi hupatikana joto chini ya 150ºC kwa hivyo kwa ujumla, sio moto wa kutosha kwa uzalishaji wa umeme.

Maji haya yanaweza kutumika tu kwa kuoga, kupokanzwa majengo na nyumba za kijani na mazao ya nje, au kama maji yaliyowaka moto kwa boilers.

  • Los mabwawa ya mwamba kavu hukaa muda mfupiWakati nyuso zilizopasuka zinapoa haraka, ufanisi wao wa nishati hupungua haraka.
  • Los gharama za ufungaji ni kubwa sana.

Baadaye ya nishati ya jotoardhi

Hadi sasa, kuchimba visima tu na toa joto kwa kina cha kilomita 3, ingawa inatarajiwa kuwa na uwezo wa kufikia kina kirefu zaidi, ambacho nishati ya mvuke inaweza kutumika kwa upana zaidi.

Nishati yote inapatikanakwa njia ya maji ya moto, mvuke au miamba ya moto, hadi kina cha kilomita 10, inakaribia 3.1017 tep. Mara milioni 30 ya matumizi ya sasa ya nishati ulimwenguni. Ambayo inaonyesha kuwa nishati ya mvuke inaweza kuwa mbadala ya kuvutia kwa muda mfupi.

Mbinu zilizokamilishwa kwa ukuzaji wa rasilimali ya jotoardhi ni sawa na zile zinazotumiwa katika sekta ya mafuta. Walakini, tangu kiwango cha nishati ya maji kwa 300ºC ni chini mara elfu kuliko ile ya mafuta, mji mkuu unaweza kuwekeza kiuchumi katika utafutaji na kuchimba visima ni kidogo sana.

Walakini, uhaba wa mafuta unaweza kuchochea kuongezeka kwa matumizi ya nishati ya jotoardhi.

Mchakato wa Viwanda

Kwa upande mwingine, imekuwa ikiwezekana kila wakati matumizi ya vyanzo vya jotoardhi kwa uzalishaji wa umeme katika jenereta za ukubwa wa kati (10-100MW) iko karibu na tovuti za kisima, lakini kiwango cha chini cha joto kinachoweza kutumika cha umeme wa umeme kilikuwa 150ºC.

Hivi karibuni mitambo isiyo na waya imetengenezwa kwa maji ya jotoardhi na mvuke hadi 100ºC tu, ambayo inaruhusu kupanua uwanja wa matumizi ya nishati hii.

Aidha, inaweza kutumika katika michakato ya viwandani kama vile uzalishaji wa metali, kupokanzwa kwa michakato ya viwandani ya kila aina, kupokanzwa kwa greenhouses, n.k.

Lakini labda mustakabali mkubwa wa nishati ya jotoardhi iko katika matumizi ya nishati ya joto kali sana, kwa sababu ya uchangamano wake, unyenyekevu, gharama ndogo za kiuchumi na mazingira na uwezekano wa tumia kama mfumo wa joto na baridi.


Yaliyomo kwenye kifungu hicho yanazingatia kanuni zetu za maadili ya uhariri. Kuripoti kosa bonyeza hapa.

Kuwa wa kwanza kutoa maoni

Acha maoni yako

Anwani yako ya barua si kuchapishwa. Mashamba required ni alama na *

*

*

  1. Kuwajibika kwa data: Miguel Ángel Gatón
  2. Kusudi la data: Kudhibiti SpAM, usimamizi wa maoni.
  3. Uhalali: Idhini yako
  4. Mawasiliano ya data: Takwimu hazitawasilishwa kwa watu wengine isipokuwa kwa wajibu wa kisheria.
  5. Uhifadhi wa data: Hifadhidata iliyohifadhiwa na Mitandao ya Occentus (EU)
  6. Haki: Wakati wowote unaweza kupunguza, kuokoa na kufuta habari yako.